WO2013161587A1 - 無線通信方法、無線基地局及び無線通信システム - Google Patents

無線通信方法、無線基地局及び無線通信システム Download PDF

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    • H04W72/51—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on terminal or device properties

Definitions

  • the present invention relates to a radio communication method, a radio base station, and a radio communication system in a next-generation mobile communication system in which a macro cell and a small cell are geographically overlapped.
  • LTE Long Term Evolution
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • LTE-A LTE advanced or LTE enhancement
  • CC Component Carrier
  • eICIC enhanced Inter-Cell Interference Coordination
  • a wireless communication system (wireless interface) suitable for a macro cell is designed.
  • a wireless communication system wireless interface
  • the design of a radio communication system suitable for communication in a small cell that is geographically overlapped with the macro cell is required so that the capacity can be secured in the small cell while ensuring the coverage in the macro cell. ing.
  • the present invention has been made in view of such a point, and provides a radio communication method, a radio base station, and a radio communication system suitable for communication in a small cell arranged so as to overlap geographically with a macro cell. Objective.
  • a user terminal communicating with a macro base station forming a macro cell using a first carrier has a frequency higher than that of the small base station forming the small cell smaller than the macro cell and the first carrier.
  • a wireless communication method for communicating using a second carrier of a band based on the position related information of the user terminal acquired by communication using the first carrier between the macro base station and the user terminal,
  • At least one of a signal and a reference signal is precoded and transmitted from a plurality of transmission antennas using the second carrier. And having the steps of, a.
  • the radio base station communicates with a user terminal that communicates with a macro base station forming a macro cell using a first carrier, with a second carrier having a higher frequency band than the first carrier, and from the macro cell.
  • a small base cell forming a small cell, and based on beam forming information for forming a transmission beam for the user terminal, at least one of a common control signal and a reference signal common in the small cell
  • a plurality of transmission antennas for transmitting at least one of the precoded common control signal and the reference signal using the second carrier, and forming the beam.
  • Information was acquired by communication using the first carrier between the macro base station and the user terminal. Serial characterized in that it is produced on the basis of the location-related information of the user terminal.
  • the radio base station of the present invention communicates with a user terminal using a first carrier and is connected to a small base station that communicates with the user terminal using a second carrier having a higher frequency band than the first carrier.
  • An acquisition unit that is a radio base station and acquires the position related information of the user terminal by communication using the first carrier with the user terminal, and the position related information of the user terminal acquired by the acquisition unit,
  • a notification unit that notifies the small base station of beam forming information for forming a transmission beam from the small base station that is generated based on the position related information of the user terminal toward the user terminal. It is characterized by comprising.
  • a user terminal communicating with a macro base station forming a macro cell using a first carrier has a frequency higher than that of the small base station forming the small cell smaller than the macro cell and the first carrier.
  • a wireless communication system that communicates using a second carrier of a band, based on position related information of the user terminal acquired by communication using the first carrier between the macro base station and the user terminal, Generating beam forming information for forming a transmission beam from the small base station toward the user terminal, the small base station, based on the beam forming information, a common control signal common in the small cell and At least one of the reference signals is precoded and transmitted from a plurality of transmission antennas using the second carrier. Characterized in that it.
  • a radio communication method it is possible to provide a radio communication method, a radio base station, and a radio communication system suitable for communication in a small cell arranged so as to overlap geographically with a macro cell.
  • a radio base station that forms a small cell forms a transmission beam toward a rough position of a user terminal with the assistance of a radio base station that forms a macro cell, and a common common within the small cell using the transmission beam
  • By transmitting the control / reference signal it is possible to shorten the time required for the user terminal to detect the common control / reference signal while ensuring the coverage of the common control / reference signal.
  • FIG. 1 is a diagram showing a hierarchical bandwidth configuration defined in LTE-A.
  • the example shown in FIG. 1 shows an LTE-A system having a first system band composed of a plurality of fundamental frequency blocks (hereinafter referred to as component carriers) and an LTE having a second system band composed of one component carrier.
  • component carriers fundamental frequency blocks
  • This is a hierarchical bandwidth configuration when the system coexists.
  • wireless communication is performed with a variable system bandwidth of 100 MHz or less, and in the LTE system, wireless communication is performed with a variable system bandwidth of 20 MHz or less.
  • the system band of the LTE-A system is at least one component carrier with the system band of the LTE system as one unit. In this way, collecting a plurality of component carriers to increase the bandwidth is called carrier aggregation.
  • a user terminal UE (User Equipment) # 1 is a user terminal that supports the LTE-A system (also supports the LTE system) and can support a system band up to 100 MHz.
  • UE # 3 is a user terminal compatible with the LTE system (not compatible with the LTE-A system), and can support a system band up to 20 MHz (base band).
  • the macro cell M and a large number of small cells S are arranged so as to overlap geographically.
  • it is required to design the small cell S in consideration of the capacity with respect to the network cost.
  • the network cost include installation costs for network nodes and backhaul links, operation costs for cell planning and maintenance, power consumption on the network side, and the like.
  • the small cell S is required to support power saving and random cell planning on the user terminal side as a request other than the capacity.
  • HetNet heterogeneous network
  • the small cell S is arranged so that the macro cell M and the small cell S use the same carrier.
  • the small cell S is arranged such that the macro cell M and the small cell S use different carriers.
  • this second HetNet configuration since the small cell S uses a dedicated carrier, it is possible to secure capacity in the small cell S while ensuring coverage in the macro cell M. In the future (after Rel.12), this second HetNet configuration will be important.
  • the macro cell M is a cell having a relatively wide coverage (for example, a radius of about 10 km), and may be referred to as a wide area or a sector.
  • the small cell S is a cell having a local coverage (for example, a radius of about several meters), and is referred to as a local area, a pico cell, a nano cell, a femto cell, a micro cell, an eLA (enhanced local area) cell, or the like. Also good.
  • a radio base station, a device, a node, a transmission point, and the like that form (cover) each of the macro cell M and the small cell S are referred to as a macro base station and a small base station.
  • a carrier in a low frequency band such as a 2 GHz band is used.
  • the macro cell carrier has a relatively high power density so as to have a wide coverage, and is transmitted with a relatively large transmission power.
  • the macro cell carrier may be referred to as a coverage carrier, a legacy carrier, or the like, and is hereinafter referred to as a coverage carrier.
  • the frequency band used in the macro cell M may be referred to as a coverage band, an existing cellular band, or the like.
  • the small cell S having the second HetNet configuration for example, a carrier in a high frequency band such as a 3.5 GHz band or a 10 GHz band is used.
  • the small cell carrier has a relatively wide bandwidth so that a high transmission rate can be realized. That is, the small cell carrier has a wider bandwidth than the macro cell carrier in order to improve the capacity of the small cell S. Further, the bandwidth of the small cell carrier becomes wider as the frequency band becomes higher. For example, as shown in FIG. 4, the bandwidth of a 10 GHz band carrier is wider than that of a 3.5 GHz band carrier.
  • the small cell carrier may be referred to as a capacity carrier, an additional carrier, an extension carrier, or the like, and is hereinafter referred to as a capacity carrier. Further, the frequency band used in the small cell M may be called a capacity band or the like.
  • the macro cell M since the capability difference between the macro base station and the user terminal is large, the maximum transmission power difference between the uplink and the downlink becomes large, and the transmission power of the uplink and downlink becomes asymmetric.
  • the small cell S since the capability difference between the small base station and the user terminal is small, the maximum transmission power difference between the uplink and downlink is small, and the transmission power of the uplink and downlink is close to symmetry.
  • the macro cell M since the number of connected users per cell is large and cell planning is performed, the fluctuation of traffic is small.
  • the small cell S since the number of connected users per cell is small and there is a possibility that cell planning is not performed, the fluctuation of traffic is large.
  • the characteristics of the small cell S are different from those of the macro cell M, it is desired to design a radio communication scheme suitable for the small cell S.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a wireless communication method in the second HetNet configuration.
  • the macro cell M in which a low frequency band such as a 2 GHz band is used and the small cell S in which a high frequency band such as a 3.5 GHz band is used are geographically overlapped. ing.
  • the user terminal performs communication between the macro base station forming the macro cell M and the C plane, and communication between the small base station forming the small cell S and the U plane. Specifically, the user terminal establishes, reconfigures, and releases a connection with the small base station under the control of the macro base station. Since the user terminal mainly transmits and receives user data to and from the small base station, the capacity in the small cell can be improved. As described above, the method in which the macro base station assists the communication between the user terminal and the small base station is also called “Macro-assisted”.
  • the design based on UE-specific signal is desired.
  • ePDCCH enhanced Physical Downlink Control Channel
  • PSS / SSS Primary Synchronization Signal / Secondary Synchronization Signal
  • CRS Cell-specific Reference Signal
  • PDCCH Physical Downlink Control Channel
  • ePDCCH enhanced downlink control signal
  • PDSCH Physical Downlink Shared Channel
  • DM-RS Physical Downlink Shared Channel
  • the small cell S is configured to receive a PDSCH (downlink data signal) based on an ePDCCH (enhanced downlink control signal) without providing a PDCCH (downlink control signal) arranged in a maximum of 3 OFDM symbols from the top of the subframe. It is also possible to do.
  • the ePDCCH may be referred to as an FDM type PDCCH or a UePDCCH.
  • PDSCH, ePDCCH, DM-RS, etc. are described as UE-specific L1 / L2 signals.
  • the discovery signal is a detection signal used for detection of the small base station by the user terminal, and is one of the common control signals common in the small cell S.
  • the discovery signal may be transmitted in a relatively long cycle (for example, a cycle of several seconds) so that the user terminal can save the battery by reducing the number of measurements.
  • This discovery signal may be called PDCH (Physical Discovery Channel), BS (Beacon Signal), DPS (Discovery Pilot Signal), or the like.
  • the coverage of the small cell S is expanded by forming a transmission beam from the small base station toward the user terminal (UE).
  • a transmission beam directed to the user terminal can be formed based on feedback information from the user terminal (for example, PMI (Precoding Matrix Indicator)).
  • the user terminal can obtain beamforming gain for the downlink data signal (PDSCH) and the extended downlink control signal (ePDCCH) transmitted using this transmission beam.
  • PDSCH downlink data signal
  • ePDCCH extended downlink control signal
  • the small base station before the user terminal is connected, the small base station cannot obtain feedback information from the user terminal and cannot form a transmission beam based on the feedback information. For this reason, the beam forming gain cannot be obtained for the common control / reference signal common in the small cell S transmitted from the small base station before the user terminal is connected, and the coverage cannot be secured.
  • transmission beams in all directions in the small cell S by time division or frequency division as shown in FIG. 8C.
  • a transmission beam directed in a different direction is formed in time slots # 1 to # 3, or a transmission beam directed in a different direction is formed in frequency bins # 1 to # 3. It is possible.
  • the present inventors have established a small cell while ensuring coverage of a control / reference signal transmitted from a small base station in a small cell that is geographically overlapped with a macro cell and uses a carrier in a high frequency band.
  • the present invention has been achieved. That is, the gist of the present invention is that the macro base station estimates the approximate position of the user terminal estimated by communication using the coverage carrier with the user terminal, and the small base station approximates the estimated user terminal.
  • a common control / reference signal is transmitted in a small cell using a transmission beam directed to a position. This is to reduce the time required for the user terminal to detect the common control / reference signal while ensuring the coverage of the common control / reference signal common in the small cell.
  • a wireless communication system in which a plurality of small cells C2 are arranged in the macro cell C1.
  • the above-described second HetNet configuration is applied.
  • a low frequency band coverage carrier such as a 2 GHz band
  • a 3.5 GHz band is used in the small cell C2
  • a capacity carrier in a high frequency band such as a 10 GHz band is used.
  • this wireless communication system is merely an example, and a carrier in a high frequency band may be used in the macro cell C1.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram showing transmission beam formation in the small cell according to the present embodiment.
  • the macro base station 10 estimates position-related information of the user terminal 30 through communication with the user terminal 30 using a coverage carrier (first carrier).
  • the macro base station 10 notifies the small base station 20 of the estimated location-related information of the user terminal 30 via a backhaul link (a wired interface such as an X2 interface or a wireless interface).
  • the small base station 20 forms a transmission beam B of a capacity carrier (second carrier) toward the user terminal 30 based on the position related information of the user terminal 30 notified from the macro base station 10, and the transmission beam B is used to transmit at least one of a common control signal and a reference signal that are common in the small cell C2.
  • the location-related information of the user terminal 30 may be location information (for example, latitude and longitude) of the user terminal 30, distance information from the macro base station 10 to the user terminal 30, and coverage carriers.
  • User such as path loss to user terminal 30, transmission / reception beam direction of coverage carrier (Direction of department (DOD), Direction of arrival (DOA), etc.), precoding weight to form the transmission beam, transmission power, etc.
  • the information which can estimate the position of the terminal 30 may be sufficient.
  • the position related information of the small base station 20 described later may be position information of the small base station 20 or information that can estimate the position of the small base station 20.
  • the common control signal is a control signal that is common (cell-specific) in the small cell C2.
  • the discovery signal described in FIG. 7 the CCH (common control channel) signal, the broadcast signal BCH (broadcast channel) ), Synchronization signals and the like.
  • Reference signals include CRS (Cell-Specific Reference Signal), channel estimation reference signal CSI-RS (Channel State Information Reference Signal), and the like.
  • CRS Cell-Specific Reference Signal
  • CSI-RS Channel State Information Reference Signal
  • the transmission beam B formed in FIG. 9 may transmit a control signal and a reference signal using a plurality of transmission beams (multi-beams).
  • each transmission beam may have a different beam pattern (directivity, precoding weight) directed to a rough position of the user terminal 30.
  • the transmission beam B formed in FIG. 9 may be a plurality of transmission beams having different time resource units such as transmission time slots and subframes, or a plurality of frequency resource units such as frequency blocks in the frequency direction. May be a transmission beam.
  • each transmission beam may have a different beam pattern (directivity, precoding weight) directed to a rough position of the user terminal 30.
  • the position related information of the user terminal 30 estimated by communication using the coverage carrier between the macro base station 10 and the user terminal 30 that is, the rough position of the user terminal 30.
  • a transmission beam B of a capacity carrier is formed. For this reason, a transmission beam directed in a direction in which the user terminal 30 does not exist at all is not formed.
  • the time required for the user terminal to detect the common control / reference signal can be shortened while ensuring the common control / reference signal coverage common to the small cell C2.
  • FIG. 10 is a sequence diagram showing a wireless communication method according to the first aspect of the present embodiment.
  • the macro base station 10 and the small base station 20 are connected by a backhaul link (a wired interface such as an X2 interface or a wireless interface).
  • the user terminal 30 is connected to the macro base station 10 and the small base station 20 through a wireless interface.
  • the user terminal 30 performs a connection process with respect to the macro base station 10 using a coverage carrier (step S101).
  • the macro base station 10 estimates the position related information of the user terminal 30 based on communication with the user terminal 30 using the coverage carrier (step S102). For example, the macro base station 10 estimates the position related information of the user terminal 30 based on the signal reception quality of the coverage carrier (for example, SINR (signal to noise interference ratio) or the like).
  • the macro base station 10 may acquire the position related information of the user terminal 30 from the user terminal 30.
  • the macro base station 10 notifies the location related information of the user terminal 30 via the backhaul link (step S103).
  • the small base station 20 generates beam forming information based on the position related information of the user terminal 30 notified from the macro base station 10 and the position related information of the own station (small base station 20) (step S104). .
  • the beam forming information is information for forming a transmission beam of a capacity carrier from the small base station 20 toward the user terminal 30.
  • the direction of the transmission beam (Direction of department (DOD), Direction of arrival (DOA), etc.), precoding weight, transmission power, and path loss to the user terminal 30.
  • DOD Direction of department
  • DOA Direction of arrival
  • precoding weight precoding weight
  • transmission power transmission power
  • path loss path loss
  • the small base station 20 sets the position related information of the user terminal 30 as I1 and the position related information of the small base station 20 as I2, and uses the predetermined function as shown in the following formula (1) to form beam forming information.
  • the small base station 20 transmits a common control / reference signal (for example, a discovery signal) using the transmission beam formed based on the beam forming information in step S104 (step S105). Specifically, the small base station 20 precodes a common control / reference signal using precoding weights generated as beamforming information, and captures the precoded common control / reference signal from a plurality of transmission antennas. You may transmit using a city carrier. Further, the small base station 20 may transmit the common control / reference signal with the transmission power generated as the beam forming information.
  • a common control / reference signal for example, a discovery signal
  • the user terminal 30 When the user terminal 30 detects the common control / reference signal transmitted using the transmission beam, the user terminal 30 performs connection processing to the small base station 20 using the capacity carrier based on the detection result of the common control / reference signal. This is performed (step S106). Specifically, the user terminal 30 transmits an uplink control signal (for example, DACH (Direct Access Channel) or the like) to the small base station 20.
  • the uplink control signal includes feedback information such as the reception quality and path loss of the common control / reference signal from the small base station 20, and channel state information (CSI) measured based on the measurement reference signal (CSI-RS). May be included.
  • the small base station 20 transmits an extended downlink control signal (ePDCCH) and a downlink data signal (PDSCH) (step S107).
  • ePDCCH and PDSCH are transmitted using a transmission beam specific to the user terminal 30 (UE-Specific) formed based on feedback information from the user terminal 30 (for example, PMI).
  • the position-related information of the user terminal 30 estimated by the communication using the coverage carrier between the macro base station 10 and the user terminal 30 ( That is, a transmission beam of a capacity carrier is formed based on the rough (Rough position) of the user terminal 30 and the position related information of the small base station 20. For this reason, even when the small base station 20 cannot obtain feedback information from the user terminal 30, it does not form a transmission beam in a direction in which the user terminal 30 does not exist at all. As a result, it is possible to shorten the time required for the user terminal 30 to detect the common control / reference signal while ensuring the coverage of the common control / reference signal common to the small cell C2.
  • FIG. 11 is a sequence diagram showing a wireless communication method according to the second aspect of the present embodiment.
  • the radio communication method shown in FIG. 11 is different from the radio communication method shown in FIG. 10 in that beam forming information is generated not by the small base station 20 but by the macro base station 10.
  • beam forming information is generated not by the small base station 20 but by the macro base station 10.
  • Steps S201 and S202 in FIG. 11 are the same as steps S101 and S102 in FIG.
  • the macro base station 10 acquires the position related information of the small base station 20 (step S203). Note that when the macro base station 10 stores the position-related information of the small base station 20 in advance, step S203 may be omitted.
  • the macro base station 10 generates the above-described beam forming information based on the position related information of the user terminal 30 estimated in step S202 and the position related information of the small base station 20 (step S204).
  • the macro base station 10 notifies the generated beam forming information to the small base station 20 (step S205).
  • the small base station 20 forms a transmission beam based on the beam forming information notified from the macro base station 10 (step S206). Specifically, the small base station 20 precodes the common control / reference signal using beam forming information (eg, precoding weight, precoding weight calculated based on the direction of the transmission beam).
  • beam forming information eg, precoding weight, precoding weight calculated based on the direction of the transmission beam.
  • the small base station 20 transmits a common control / reference signal using the formed transmission beam (step S207). Specifically, the small base station 20 transmits the precoded common control / reference signal from a plurality of transmission antennas using a capacity carrier. Further, the small base station 20 may transmit the common control / reference signal using the beam forming information (for example, transmission power) notified from the macro base station 10. Note that steps S207 to S209 in FIG. 11 are the same as steps S105 to 107 in FIG.
  • the position-related information of the user terminal 30 estimated by the communication using the coverage carrier between the macro base station 10 and the user terminal 30 ( That is, based on the rough position of the user terminal 30, the macro base station 10 generates beamforming information and notifies the small base station 20.
  • the small base station 20 it is not necessary for the small base station 20 to generate beam forming information for forming a transmission beam toward the user terminal 30, and the small base station 20 is compared with the radio communication method according to the first aspect. Can reduce the processing load.
  • a transmission antenna configuration suitable for the small base station according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • a high frequency band such as a 3.5 GHz band or a 10 GHz band is used.
  • the path loss increases at 20 to 23 * log (f).
  • changing a 1 GHz band carrier to a 10 GHz band carrier is equivalent to losing 20 dB of power.
  • Massive MIMO it is conceivable to apply “Massive MIMO” in a small base station to compensate for a path loss in a high frequency band and prevent a reduction in coverage.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining an application example of “Massive MIMO” in the small base station according to the present embodiment.
  • FIG. 12A shows a case where six transmitting antennas 207 (elements) are arranged with an antenna length L and an element interval ⁇ / 2 in the small base station 20.
  • a transmission beam having a beam forming gain G is formed with a beam width ⁇ min .
  • FIG. 12B shows a case where twelve transmission antennas 207 (elements) that are twice as long as those in FIG. 12A are arranged in the antenna length 2L that is twice that in FIG.
  • the beam width can be reduced to ⁇ min / 2, which is half that in FIG. 12A, and a transmission beam having a beam forming gain 2G that is twice that in FIG. it can.
  • the antenna length 2L of the transmission antenna 207 (element) is twice that of FIG.
  • FIG. 12C shows a case where twelve transmission antennas 207 (elements) that are twice as large as FIG. 12A are arranged with the same antenna length L as in FIG. 12A and half the element spacing ( ⁇ / 2) / 2 of FIG. 12A. .
  • a frequency band twice that of FIG. 12A that is, a high frequency band such as a 4 GHz band
  • the beam width can be reduced to ⁇ min / 2, which is half that of FIG. 12A.
  • a beam forming gain of 2G can be formed. That is, in FIG. 12C, the same effect as FIG. 12B can be obtained in the same space as FIG. 12A.
  • the element spacing of the transmission antennas 207 is increased and the number of transmission antennas (number of elements) is increased. It is conceivable that the antenna length is set to be short so that the same antenna length L is obtained. Thereby, in the small base station 20, it is possible to form a transmission beam having a narrow beam width without expanding the arrangement space of the transmission antenna 207, and it is possible to effectively expand the coverage.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of a system configuration of the wireless communication system according to the present embodiment.
  • the wireless communication system shown in FIG. 13 is a system including, for example, an LTE system or SUPER 3G.
  • carrier aggregation in which a plurality of basic frequency blocks (component carriers) with the system band of the LTE system as one unit is integrated is applied.
  • this wireless communication system may be called IMT-Advanced, or may be called 4G, FRA (Future Radio Access).
  • the radio communication system 1 includes a macro base station 10 that forms a macro cell C1, and a plurality of small base stations 20 that are arranged in the macro cell C1 and form a small cell C2 that is narrower than the macro cell C1. And. A large number of user terminals 30 are arranged in the macro cell C1 and each small cell C2.
  • the user terminal 30 corresponds to a macro cell and small cell radio communication scheme, and is configured to be able to perform radio communication with the macro base station 10 and the small base station 20.
  • Communication between the user terminal 30 and the macro base station 10 is performed using a coverage carrier (for example, a carrier in a low frequency band).
  • Communication between the user terminal 30 and the small base station 20 is performed using a capacity carrier (for example, a carrier in a high frequency band).
  • the macro base station 10 and each small base station 20 are wired or wirelessly connected.
  • the macro base station 10 and each small base station 20 are connected to an upper station apparatus (not shown), and are connected to the core network 40 via the upper station apparatus.
  • the upper station apparatus includes, for example, an access gateway apparatus, a radio network controller (RNC), a mobility management entity (MME), and the like, but is not limited thereto. Further, the small base station 20 may be connected to the higher station apparatus via the macro base station 10.
  • RNC radio network controller
  • MME mobility management entity
  • the macro base station 10 is a radio base station having a relatively wide coverage, and may be called an eNodeB, a radio base station apparatus, a transmission point, or the like.
  • the small base station 20 is a radio base station having local coverage, and may be called a pico base station, a femto base station, a Home eNodeB, an RRH (Remote Radio Head), a micro base station, a transmission point, or the like.
  • Each user terminal 30 is a terminal compatible with various communication schemes such as LTE and LTE-A, and may include not only a mobile communication terminal but also a fixed communication terminal.
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • SC-FDMA Single Carrier Frequency Division Multiple Access
  • OFDMA is a multi-carrier transmission scheme that performs communication by dividing a frequency band into a plurality of narrow frequency bands (subcarriers) and mapping data to each subcarrier.
  • SC-FDMA is a single carrier transmission method that reduces interference between terminals by dividing a system band into bands each consisting of one or continuous resource blocks for each terminal, and a plurality of terminals using different bands. .
  • the downlink communication channel includes a PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) shared by each user terminal 30 and a downlink L1 / L2 control channel (PDCCH, PCFICH, PHICH).
  • PDSCH and PUSCH scheduling information and the like are transmitted by PDCCH (Physical Downlink Control Channel).
  • the number of OFDM symbols used for PDCCH is transmitted by PCFICH (Physical Control Format Indicator Channel).
  • the HARQ ACK / NACK for PUSCH is transmitted by PHICH (Physical Hybrid-ARQ Indicator Channel).
  • scheduling information of PDSCH and PUSCH may be transmitted by ePDCCH (enhanced Physical Downlink Control Channel).
  • the uplink communication channel includes a PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) as an uplink data channel shared by each user terminal 30 and a PUCCH (Physical Uplink Control Channel) as an uplink control channel. User data and higher control information are transmitted by this PUSCH. Also, downlink radio quality information (CQI: Channel Quality Indicator), ACK / NACK, and the like are transmitted by PUCCH. Further, PRACH (Physical Random Access Channel) may be used as an access channel for the macro base station 10, and DACH (Direct Access Channel) may be used as an access channel for the small base station 20.
  • PUSCH Physical Uplink Shared Channel
  • PUCCH Physical Uplink Control Channel
  • FIG. 14 is a schematic block diagram showing a detailed configuration of the macro base station 10 according to the present embodiment.
  • the macro base station 10 includes a transmission signal processing unit 101 and a plurality of transmission antennas 102 as a transmission system processing unit.
  • the transmission signal processing unit 101 generates a downlink signal to be transmitted using a coverage carrier, and based on feedback information input from the feedback information acquisition unit 105 described later, encoding / modulation processing and precoding of the generated downlink signal Performs transmission signal processing such as processing, mapping to resource elements, and OFDM modulation processing.
  • the transmission antenna 102 transmits the downlink signal input from the transmission signal processing unit 101 using a coverage carrier.
  • the macro base station 10 includes a reception antenna 103, a reception signal processing unit 104, a feedback information acquisition unit 105 (acquisition unit), and a position related information estimation unit 106 (notification unit) as a reception system processing unit.
  • the receiving antenna 103 receives an uplink signal (for example, an uplink data signal (PUSCH), an uplink control signal (PUCCH), an access signal (PRACH), etc.) transmitted from the user terminal 30 using a coverage carrier.
  • the reception signal processing unit 104 performs reception signal processing such as OFDM demodulation processing, demodulation processing, and decoding processing on the reception signal from the reception antenna 103.
  • the feedback information acquisition unit 105 acquires feedback information from the user terminal 30 from the reception signal that has been subjected to reception signal processing by the reception signal processing unit 104.
  • the feedback information includes, for example, information indicating the channel state of the coverage carrier in the macro cell C1 (for example, CSI (Channel State Information) such as CQI (Channel Quality Indicator), PMI (Precoding Matrix Indicator), RI (Rank Indicator), etc.)) Is included.
  • the feedback information may include coverage carrier reception quality (for example, SINR) and path loss in the user terminal 30, position information (for example, longitude and latitude) of the user terminal 30, and the like.
  • the position related information estimation unit 106 estimates the position related information of the user terminal 30 based on the feedback information acquired by the feedback information acquisition unit 105.
  • the position related information of the user terminal 30 may be position information (for example, latitude and longitude) of the user terminal 30, distance information from the macro base station 10 to the user terminal 30, coverage carrier Location of user terminal 30 such as path loss, coverage carrier transmit / receive beam direction (Direction of department (DOD), Direction of arrival (DOA), etc.), precoding weight to form the transmit beam, transmit power, etc. May be information that can be estimated.
  • the position related information estimation unit 106 notifies the small base station 20 of the estimated position related information of the user terminal 30 via a wired interface such as an X2 interface or a wireless interface.
  • the macro base station 10 is directed from the small base station 20 to the user terminal 30 based on the position related information of the user terminal 30 estimated by the position related information estimation unit 106 and the position related information of the small base station 20.
  • a beam forming information generating unit (notifying unit) (not shown in FIG. 14) that generates beam forming information for forming the transmitted beam may be provided.
  • the beam forming information may be the direction of the transmission beam (Direction of department (DOD), Direction of arrival (DOA), etc.), precoding weight for forming the transmission beam, and transmission power.
  • the path loss to the user terminal 30 may be used.
  • the beamforming information generation unit notifies the generated beamforming information to the small base station 20 via a wired interface such as an X2 interface or a wireless interface.
  • the configuration of the macro base station 10 shown in FIG. 14 is schematic and is not limited to this.
  • the transmitting antenna 102 and the receiving antenna 103 are configured separately, but may be physically configured with the same antenna.
  • the macro base station 10 may include a processor, a memory, and the like (not shown).
  • FIG. 15 is a schematic block diagram showing a detailed configuration of the small base station 20 according to the present embodiment.
  • the small base station 20 includes a plurality of encoding / modulation units 201, a common control signal generation unit 202, a reference signal generation unit 203, a beamforming and precoding unit 204, and a plurality of resource element mapping units 205 as processing units of a transmission system.
  • the encoding / modulation unit 201 performs encoding processing and modulation processing on transmission data input from an upper layer. Specifically, the encoding / modulation unit 201 determines a coding rate and a modulation scheme based on feedback information (for example, CQI (Channel Quality Indicator)) acquired by a feedback information acquisition unit 210 described later. The encoding / modulation unit 201 performs encoding processing and modulation processing on transmission data for the user terminal 30 using the determined coding rate and modulation scheme, and outputs the encoded data to the beamforming and precoding unit 204.
  • the transmission data input from the upper layer to the encoding / modulation unit 201 may include not only user data for the user terminal 30 but also control data for upper layer signaling such as RRC signaling.
  • the common control signal generation unit 202 generates a common control signal.
  • the common control signal is a common control signal in the small cell S.
  • the discovery signal described in FIG. 7 a CCH (Common Control Channel) signal, a broadcast signal (BCH: Broadcast Channel), synchronization
  • a signal is generated.
  • the common control signal generation unit 202 may perform coding processing and modulation processing on the common control signal using a predetermined coding rate and modulation scheme.
  • the common control signal generation unit 202 outputs the generated common control signal to the beamforming and precoding unit 204.
  • the reference signal generation unit 203 generates a reference signal.
  • the reference signal includes, for example, a demodulation reference signal (DM-RS) used for demodulation of a downlink data signal (PDSCH: Physical Data Shared Channel) in the user terminal 30, and a channel in the user terminal 30.
  • DM-RS demodulation reference signal
  • a reference signal for measurement CSI-RS: Channel State Information-Reference Signal
  • CRS Cell-specific Reference Signal
  • the reference signal generation unit 203 outputs the generated reference signal to the beamforming and precoding unit 204.
  • the beamforming and precoding unit 204 generates beamforming information for forming a transmission beam from the small base station 20 toward the user terminal 30. Specifically, the beamforming and precoding unit 204 performs common control based on the position related information of the user terminal 30 notified from the macro base station 10 and the position related information of the own station (small base station 20). / Beam forming information for forming a transmission beam for transmitting a reference signal (for example, direction of transmission beam (Direction of department (DOD), Direction of arrival (DOA), etc.), precoding weight, transmission power, user terminal 30 Path loss up to).
  • the beam forming information may be notified from the macro base station 10 via a wired interface such as an X2 interface or a wireless interface.
  • the transmission beam for transmitting the common control / reference signal may be a plurality of transmission beams of different transmission layers (antenna ports) or assigned to different time resource units (for example, time slots and subframes). It may be a plurality of transmission beams, or may be a plurality of transmission beams assigned to different frequency resource units (for example, resource blocks).
  • the beamforming and precoding unit 204 forms a plurality of transmission beams having different beam patterns (directivity, precoding weight) toward a rough position of the user terminal 30, as shown in FIG. 8C.
  • the beam forming information may be generated.
  • the beamforming and precoding unit 204 based on feedback information (for example, PMI) output from the feedback information acquisition unit 210 described later, a user-specific downlink signal (for example, downlink data signal (PDSCH), extended downlink) Beam forming information (for example, a direction of a transmission beam, a precoding weight, and transmission power) for forming a transmission beam of a control signal (ePDCCH), a demodulation reference signal (DM-RS), or the like may be generated.
  • a user-specific downlink signal for example, downlink data signal (PDSCH), extended downlink
  • Beam forming information for example, a direction of a transmission beam, a precoding weight, and transmission power
  • ePDCCH control signal
  • DM-RS demodulation reference signal
  • the beamforming and precoding unit 204 also includes a data signal input from the encoding / modulation unit 201, a common control signal input from the common control signal generation unit 202, and a reference signal input from the reference signal generation unit 203. Perform precoding. Specifically, the beamforming and precoding unit 204 performs phase and / or amplitude shift (for each transmission antenna 207 based on the above-described beamforming information (for example, the direction of transmission beam or precoding weight) ( Weighting of each transmission antenna 207 by precoding). The beamforming and precoding unit 204 may perform precoding according to the transmission layer (antenna port). Further, the beamforming and precoding unit 204 may determine transmission power for each transmission antenna 207 based on the above-described beam forming information (for example, transmission power).
  • the resource element mapping unit 205 maps the transmission signal output from the beamforming and precoding unit 204 to the resource element of the transmission layer (antenna port). Note that the resource element mapping unit 205 may map a reference signal that is not subjected to precoding among the reference signals generated by the reference signal generation unit 203 to a resource element according to a predetermined mapping pattern.
  • the OFDM signal generation unit 206 performs frequency time conversion processing on the frequency domain transmission signal output from the resource element mapping unit 205 by inverse fast Fourier transform (IFFT (Inverse Fast Fourier Transform)) or the like, and converts the frequency domain transmission signal into a time domain transmission signal. Convert. Furthermore, the OFDM signal generation unit 206 adds a guard interval (cyclic prefix) by cyclically extending a part of each OFDM symbol.
  • IFFT Inverse Fast Fourier Transform
  • the transmission antenna 207 performs a conversion process from the baseband to the radio frequency on the transmission signal input from the OFDM signal generation unit 206, and transmits using the capacity carrier.
  • the small base station 20 includes a reception antenna 208, a reception signal processing unit 209, and a feedback information acquisition unit 210 as a processing unit of the reception system.
  • the reception antenna 208 receives an uplink signal transmitted from the user terminal 30 using a capacity carrier.
  • the reception signal processing unit 209 performs reception signal processing such as OFDM demodulation processing, demodulation processing, and decoding processing on the reception signal from the reception antenna 208.
  • the feedback information acquisition unit 210 acquires feedback information from the user terminal 30 included in the received signal, and outputs the feedback information to the beamforming and precoding unit 204 and the encoding / modulation unit 201.
  • the feedback information includes, for example, CSI (Channel State Information) such as CQI (Channel Quality Indicator), PMI (Precoding Matrix Indicator), and RI (Rank Indicator).
  • CSI Channel State Information
  • CQI Channel Quality Indicator
  • PMI Precoding Matrix Indicator
  • RI Rank Indicator
  • the configuration of the small base station 20 shown in FIG. 15 is schematic and is not limited to this.
  • the transmission antenna 207 and the reception antenna 208 are configured separately, but may be physically configured by the same antenna.
  • the small base station 20 may include a processor, a memory, and the like (not shown).
  • FIG. 16 is a schematic block diagram showing a detailed configuration of the user terminal 30 according to the present embodiment.
  • the user terminal 30 includes a plurality of reception antennas 301, a plurality of OFDM signal demodulation units 302, a plurality of resource element demapping units 303, a channel estimation unit 304, a demodulation / decoding unit 305, and transmission system processing as reception processing units.
  • a transmission signal processing unit 306 and a transmission antenna 307 are provided as a unit.
  • the receiving antenna 301 receives a downlink signal transmitted from the macro base station 10 using a coverage carrier and a downlink signal transmitted from the small base station 20 using a capacity carrier.
  • the receiving antenna 301 performs a conversion process from a radio frequency to a baseband signal on the downlink signal from the macro base station 10 or the small base station 20.
  • the OFDM signal demodulator 302 removes the guard interval added to the signal received by the receiving antenna 301, performs time-frequency conversion processing by Fast Fourier Transform (FFT) or the like, and converts the signal into a frequency domain signal.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the resource element demapping unit 303 demaps (separates) the signal mapped by the macro base station 10 or the small base station 20, and sends the data signal to the demodulation / decoding unit 305 to the measurement reference signal (CSI-RS) and Demodulation reference signals (DM-RS) are output to channel estimation section 304, respectively.
  • the control signal is shared by the entire user terminal 30 (including the upper layer) and is used for various controls in the user terminal 30 such as demodulation of a data signal (not shown).
  • channel estimation section 304 Based on the input demodulation reference signal (DM-RS), channel estimation section 304 varies amplitude and phase (frequency response) in each resource element for each layer (rank, spatial multiplexing) of each receiving antenna 301. , Transfer function) is estimated (channel estimation). Note that the resource element to which the demodulation reference signal is not mapped performs channel estimation by interpolating the channel estimation value in the frequency direction and the time direction based on the resource element to which the demodulation reference signal is mapped. Channel estimation section 304 outputs an estimation result by channel estimation to demodulation / decoding section 305.
  • DM-RS input demodulation reference signal
  • the channel estimation unit 304 measures the channel state based on the input measurement reference signal (CSI-RS), and generates feedback information based on the measurement result. Specifically, the channel state of the receiving antenna 301 with respect to the plurality of transmitting antennas 102 or 208 is measured using the received measurement reference signal, and feedback information is generated based on the measurement result. Furthermore, feedback information is notified to the macro base station 10 or the small base station 20 using an uplink control signal (PUCCH) or an uplink data signal (PUSCH), and is used for adaptive control of various processes.
  • CSI-RS input measurement reference signal
  • the demodulation / decoding unit 305 performs demodulation processing and decoding processing on the data signal input from the resource element demapping unit 303 based on the channel estimation result input from the channel estimation unit 304.
  • the transmission signal processing unit 306 generates an uplink signal including feedback information input from the channel estimation unit 304, and performs transmission signal processing such as encoding processing, modulation processing, and OFDM modulation processing on the generated uplink signal. .
  • the transmission antenna 307 transmits the uplink signal for the macro base station 10 input from the transmission signal processing unit 306 using a coverage carrier. On the other hand, the transmission antenna 307 transmits an uplink signal for the small base station 20 input from the transmission signal processing unit 306 using a capacity carrier.
  • the configuration of the user terminal 30 shown in FIG. 16 is schematic and is not limited to this.
  • the reception antenna 301 and the transmission antenna 307 are configured separately, they may be configured by the same antenna physically.
  • the user terminal 30 may include a processor, a memory, a display, an operation unit, and the like (not shown).
  • the processing unit for the coverage carrier reception system from the macro base station 10 and the processing unit for the capacity carrier reception system from the small base station 20 may be provided separately.
  • the position related information of the user terminal 30 estimated by communication using the coverage carrier between the macro base station 10 and the user terminal 30 that is, the user Based on the rough position of the terminal 30, a transmission beam of a capacity carrier is formed.
  • the small base station 20 does not form a transmission beam in a direction in which the user terminal 30 does not exist at all.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications.
  • the number of carriers, the carrier bandwidth, the signaling method, the type of additional carrier type, the number of processing units, and the processing procedure in the above description can be changed as appropriate. It is. Other modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

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Abstract

　スモール基地局から送信される共通制御／参照信号のカバレッジを確保しながら、当該共通制御／参照信号をユーザ端末が検出するまでに要する時間を短縮する。本発明の無線通信方法は、マクロ基地局（１０）とユーザ端末（３０）とのカバレッジキャリアを用いた通信により取得されたユーザ端末（３０）の位置関連情報と、スモール基地局（２０）の位置関連情報とに基づいて、スモール基地局（２０）からユーザ端末（３０）に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報を生成する工程と、スモール基地局（２０）が、前記ビーム形成情報に基づいて、スモールセル（Ｃ２）内で共通の共通制御信号及び参照信号の少なくとも１つをプリコーディングして、キャパシティキャリアを用いて複数の送信アンテナから送信する工程と、を有する。

Description

無線通信方法、無線基地局及び無線通信システム
　本発明は、マクロセルとスモールセルとが地理的に重複するように配置される次世代移動通信システムにおける無線通信方法、無線基地局及び無線通信システムに関する。
　ＵＭＴＳ（Universal　Mobile　Telecommunications　System）ネットワークにおいて、さらなる高速データレート、低遅延などを目的としてロングタームエボリューション（ＬＴＥ:Long　Term　Evolution）が検討されている（非特許文献１）。ＬＴＥではマルチアクセス方式として、下り回線（下りリンク）にＯＦＤＭＡ（Orthogonal　Frequency　Division　Multiple　Access）をベースとした方式を用い、上り回線（上りリンク）にＳＣ－ＦＤＭＡ（Single　Carrier　Frequency　Division　Multiple　Access）をベースとした方式を用いている。
　また、ＬＴＥからのさらなる広帯域化及び高速化を目的として、ＬＴＥの後継システムも検討されている（例えば、ＬＴＥアドバンスト又はＬＴＥエンハンスメントと呼ぶこともある（以下、「ＬＴＥ－Ａ」という））。ＬＴＥ－Ａ（Rel-10）においては、ＬＴＥシステムのシステム帯域を１単位とする複数のコンポーネントキャリア（CC:　Component　Carrier）を束ねて広帯域化するキャリアアグリゲーションが用いられる。また、ＬＴＥ－Ａでは、干渉コーディネーション技術（eICIC:　enhanced　Inter-Cell　Interference　Coordination）を用いたＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous　Network）構成などが検討されている。
　ところで、Ｗ－ＣＤＭＡ、ＬＴＥ（Rel.8）、ＬＴＥの後継システム（例えば、Rel.9、Rel.10）等のセルラシステムでは、マクロセルに適した無線通信方式（無線インタフェース）が設計されている。今後は、このようなマクロセルと、局所的なカバレッジで高速無線サービスを提供する多数のスモールセルとを、地理的に重複するように配置することが想定される。このため、マクロセルでカバレッジを確保しつつ、スモールセルでキャパシティを確保できるように、マクロセルと地理的に重複するように配置されるスモールセルでの通信に適した無線通信方式の設計が求められている。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、マクロセルと地理的に重複するように配置されるスモールセルでの通信に適した無線通信方法、無線基地局及び無線通信システムを提供することを目的とする。
　本発明の無線通信方法は、マクロセルを形成するマクロ基地局と第１キャリアを用いて通信するユーザ端末が、前記マクロセルよりも小さいスモールセルを形成するスモール基地局と前記第１キャリアよりも高い周波数帯域の第２キャリアを用いて通信する無線通信方法であって、前記マクロ基地局と前記ユーザ端末との前記第１キャリアを用いた通信により取得された前記ユーザ端末の位置関連情報に基づいて、前記スモール基地局から前記ユーザ端末に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報を生成する工程と、前記スモール基地局が、前記ビーム形成情報に基づいて、前記スモールセル内で共通の共通制御信号及び参照信号の少なくとも１つをプリコーディングして、前記第２キャリアを用いて複数の送信アンテナから送信する工程と、を有することを特徴とする。
　本発明の無線基地局は、マクロセルを形成するマクロ基地局と第１キャリアを用いて通信するユーザ端末と前記第１キャリアよりも高い周波数帯域の第２キャリアを用いて通信するとともに、前記マクロセルよりも小さいスモールセルを形成する無線基地局であって、前記ユーザ端末に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報に基づいて、前記スモールセル内で共通の共通制御信号及び参照信号の少なくとも１つをプリコーディングするプリコーディング部と、プリコーディングされた前記共通制御信号及び前記参照信号の少なくとも１つを、前記第２キャリアを用いて送信する複数の送信アンテナと、を具備し、前記ビーム形成情報は、前記マクロ基地局と前記ユーザ端末との前記第１キャリアを用いた通信により取得された前記ユーザ端末の位置関連情報に基づいて生成されることを特徴とする。
　本発明の無線基地局は、第１キャリアを用いてユーザ端末と通信するとともに、前記第１キャリアよりも高い周波数帯域の第２キャリアを用いて前記ユーザ端末と通信するスモール基地局に接続された無線基地局であって、前記ユーザ端末との前記第１キャリアを用いた通信により前記ユーザ端末の位置関連情報を取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記ユーザ端末の位置関連情報、又は、前記ユーザ端末の位置関連情報に基づいて生成された前記スモール基地局から前記ユーザ端末に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報を、前記スモール基地局に通知する通知部と、を具備することを特徴とする。
　本発明の無線通信システムは、マクロセルを形成するマクロ基地局と第１キャリアを用いて通信するユーザ端末が、前記マクロセルよりも小さいスモールセルを形成するスモール基地局と前記第１キャリアよりも高い周波数帯域の第２キャリアを用いて通信する無線通信システムであって、前記マクロ基地局と前記ユーザ端末との前記第１キャリアを用いた通信により取得された前記ユーザ端末の位置関連情報に基づいて、前記スモール基地局から前記ユーザ端末に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報を生成し、前記スモール基地局が、前記ビーム形成情報に基づいて、前記スモールセル内で共通の共通制御信号及び参照信号の少なくとも１つをプリコーディングして、前記第２キャリアを用いて複数の送信アンテナから送信することを特徴とする。
　本発明によれば、マクロセルと地理的に重複するように配置されるスモールセルでの通信に適した無線通信方法、無線基地局及び無線通信システムを提供できる。特に、スモールセルを形成する無線基地局が、マクロセルを形成する無線基地局のアシストによりユーザ端末の大まかな位置に向けた送信ビームを形成し、当該送信ビームを用いてスモールセル内で共通の共通制御／参照信号を送信することで、当該共通制御／参照信号のカバレッジを確保しながら、当該共通制御／参照信号をユーザ端末が検出するまでに要する時間を短縮できる。
ＬＴＥ－Ａシステムのシステム帯域の説明図である。 マクロセル内に多数のスモールセルを配置した構成を示す図である。 ２種類のHeterogeneous　Network構成を示す図である。 マクロセルとスモールセルとで用いられるキャリアを示す図である。 マクロセルとスモールセルとの相違点を示すテーブルである。 第２のＨｅｔＮｅｔ構成における無線通信方式の一例を示す図である。 スモールセルでの信号設計の一例を示す図である。 スモールセルでの送信ビーム形成について説明するための図である。 本実施の形態に係るスモールセルでの送信ビーム形成を示す概念図である。 本実施の形態の第１の態様に係る無線通信方法を示すシーケンス図である。 本実施の形態の第２の態様に係る無線通信方法を示すシーケンス図である。 本実施の形態に係るスモール基地局での“Massive　MIMO”の適用例を説明するための図である。 本実施の形態に係る無線通信システムの一例を示す概略図である。 本実施の形態に係るマクロ基地局の一例を示す構成図である。 本実施の形態に係るスモール基地局の一例を示す構成図である。 本実施の形態に係るユーザ端末の一例を示す構成図である。
　図１は、ＬＴＥ－Ａで定められた階層型帯域幅構成を示す図である。図１に示す例は、複数の基本周波数ブロック（以下、コンポーネントキャリアとする）で構成される第１システム帯域を持つＬＴＥ－Ａシステムと、１コンポーネントキャリアで構成される第２システム帯域を持つＬＴＥシステムとが併存する場合の階層型帯域幅構成である。ＬＴＥ－Ａシステムにおいては、例えば、１００ＭＨｚ以下の可変システム帯域幅で無線通信し、ＬＴＥシステムでは、２０ＭＨｚ以下の可変システム帯域幅で無線通信する。ＬＴＥ－Ａシステムのシステム帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域を１単位とする少なくとも１つのコンポーネントキャリアとなっている。このように、複数のコンポーネントキャリアを集めて広帯域化することをキャリアアグリゲーションという。
　例えば、図１においては、ＬＴＥ－Ａシステムのシステム帯域は、ＬＴＥシステムのシステム帯域（ベース帯域：２０ＭＨｚ）を１つのコンポーネントキャリアとする５つのコンポーネントキャリアの帯域を含むシステム帯域（２０ＭＨｚ×５＝１００ＭＨｚ）となっている。図１においては、ユーザ端末ＵＥ（User　Equipment）＃１は、ＬＴＥ－Ａシステム対応（ＬＴＥシステムにも対応）のユーザ端末であり、１００ＭＨｚまでのシステム帯域に対応可能である。ＵＥ＃２は、ＬＴＥ－Ａシステム対応（ＬＴＥシステムにも対応）のユーザ端末であり、４０ＭＨｚ（２０ＭＨｚ×２＝４０ＭＨｚ）までのシステム帯域に対応可能である。ＵＥ＃３は、ＬＴＥシステム対応（ＬＴＥ－Ａシステムには対応せず）のユーザ端末であり、２０ＭＨｚ（ベース帯域）までのシステム帯域に対応可能である。
　ところで将来のシステムでは、図２に示すように、マクロセルＭと多数のスモールセルＳとが地理的に重複するように配置される構成が想定される。この場合、ネットワークコストに対するキャパシティを考慮して、スモールセルＳを設計することが求められている。ネットワークコストとしては、例えば、ネットワークノードやバックホールリンク等の設置コスト、セルプランニングや保守対応等のオペレーションコスト、ネットワーク側の消費電力等が挙げられる。また、スモールセルＳには、キャパシティ以外の要求として、ユーザ端末側の省消費電力化やランダムセルプランニングのサポートが求められている。
　マクロセルＭとスモールセルＳとを地理的に重複するように配置する場合、図３Ａ、３Ｂに示すように２種類のHeterogeneous　Network（以下、ＨｅｔＮｅｔと称する）構成が考えられる。図３Ａに示す第１のＨｅｔＮｅｔ構成では、マクロセルＭとスモールセルＳとが同一のキャリアを用いるようにスモールセルＳが配置される。図３Ｂに示す第２のＨｅｔＮｅｔ構成では、マクロセルＭとスモールセルＳとが異なるキャリアを用いるようにスモールセルＳが配置される。第２のＨｅｔＮｅｔ構成では、スモールセルＳが専用のキャリアを用いるので、マクロセルＭでカバレッジを確保しつつ、スモールセルＳでキャパシティを確保できる。今後（Ｒｅｌ．１２以降）は、この第２のＨｅｔＮｅｔ構成が重要になると考えられる。
　図４を参照し、第２のＨｅｔＮｅｔ構成において用いられるキャリアの一例を説明する。なお、第２のＨｅｔＮｅｔ構成において、マクロセルＭは、相対的に広範なカバレッジ（例えば、半径１０ｋｍ程度）を有するセルであり、ワイドエリア等と称されても良く、セクタであってもよい。また、スモールセルＳは、局所的なカバレッジを有するセル（例えば、半径数メートル程度）であり、ローカルエリア、ピコセル、ナノセル、フェムトセル、マイクロセル、ｅＬＡ（enhanced　Local　Area）セル等と称されてもよい。以下、マクロセルＭ、スモールセルＳをそれぞれ形成する（カバレッジとする）無線基地局、装置、ノード、送信ポイントなどをマクロ基地局、スモール基地局と称する。
　図４に示すように、第２のＨｅｔＮｅｔ構成のマクロセルＭでは、例えば、２ＧＨｚ帯等の低周波数帯域のキャリアが用いられる。マクロセル用キャリアは、広範なカバレッジを有するように、相対的に高い電力密度を有し、相対的に大きい送信電力で送信される。このマクロセル用キャリアは、カバレッジキャリアやレガシーキャリア等と呼ばれてもよく、以下では、カバレッジキャリアと称する。また、マクロセルＭで用いられる周波数帯域は、カバレッジ帯域、既存セルラ帯域等と呼ばれてもよい。
　一方、第２のＨｅｔＮｅｔ構成のスモールセルＳでは、例えば、３．５ＧＨｚ帯や１０ＧＨｚ帯等の高周波数帯域のキャリアが用いられる。スモールセル用キャリアは、高い伝送レートを実現できるように、相対的に広い帯域幅を有する。すなわち、スモールセル用キャリアは、スモールセルＳのキャパシティを向上させるため、マクロセル用キャリアよりも広い帯域幅を有する。また、スモールセル用キャリアの帯域幅は、周波数帯が高くなるほど広くなる。例えば、図４に示すように、１０ＧＨｚ帯のキャリアの帯域幅は、３．５ＧＨｚ帯のキャリアよりも広くなる。また、スモールセル用キャリアは、キャパシティキャリア、追加キャリア（additional carrier）や拡張キャリア（extension carrier）等と呼ばれてもよく、以下では、キャパシティキャリアと称する。また、スモールセルＭで用いられる周波数帯域は、キャパシティ帯域等と呼ばれてもよい。
　このような第２のＨｅｔＮｅｔ構成では、図５に示すように、マクロセルＭとスモールセルＳとで要求条件等が異なることが想定される。例えば、マクロセルＭでは、帯域幅が限定されるため、周波数利用効率が非常に重要である。これに対して、スモールセルＳでは、帯域幅を広く取り易いので、広い帯域幅を確保できればワイドエリアほど周波数利用効率の重要性は高くない。マクロセルＭでは車等の高いモビリティにも対応する必要があるが、スモールセルＳでは低いモビリティに対応すればよい。また、マクロセルＭではカバレッジを広く確保する必要がある。一方で、スモールセルＳではカバレッジを広く確保することが好ましいが、カバレッジの不足分はマクロセルＭでカバー可能である。
　また、マクロセルＭでは、マクロ基地局とユーザ端末との能力差が大きいので、上下リンクの最大送信電力差が大きくなり、上下リンクの送信電力が非対称となる。一方、スモールセルＳでは、スモール基地局とユーザ端末との能力差が小さいので、上下リンクの最大送信電力差が小さくなり、上下リンクの送信電力が対称に近くなっている。さらに、マクロセルＭでは、セル当たりの接続ユーザ数が多く、セルプランニングもされているため、トラヒックの変動が小さい。これに対し、スモールセルＳでは、セル当たりの接続ユーザ数が少なく、セルプランニングがされていない可能性もあるので、トラヒックの変動が大きい。このように、スモールセルＳの特性はマクロセルＭとは異なるので、スモールセルＳに適した無線通信方式の設計が望まれる。
　図６は、第２のＨｅｔＮｅｔ構成における無線通信方式の一例を示す図である。図６では、例えば、２ＧＨｚ帯などの低周波数帯が用いられるマクロセルＭと、例えば、３．５ＧＨｚ帯などの高周波数帯が用いられるスモールセルＳと、が地理的に重複するように、配置されている。
　図６に示す第２のＨｅｔＮｅｔ構成において、ユーザ端末は、マクロセルＭを形成するマクロ基地局とＣプレーンの通信を行うとともに、スモールセルＳを形成するスモール基地局とＵプレーンの通信を行う。具体的には、ユーザ端末は、マクロ基地局の制御により、スモール基地局との間のコネクションの確立、再構成、開放などを行う。ユーザ端末は、スモール基地局との間において、ユーザデータを主に送受信することから、スモールセルにおけるキャパシティを向上させることができる。このように、ユーザ端末とスモール基地局との間の通信をマクロ基地局がアシストする方式は、“Macro-assisted”とも呼ばれる。
　また、第２のＨｅｔＮｅｔ構成のスモールセルＳでは、マクロセルＭに対する干渉低減やシステム全体のスループット向上のため、ユーザデータが存在する場合にのみ信号送信が行なわれることが好ましい。このため、図７に示すように、スモールセルＳでは、UE-specificな信号をベースとした設計が望まれる。例えば、図７では、ＬＴＥにおけるＰＳＳ／ＳＳＳ（Primary　Synchronization　Signal/Secondary　Synchronization　Signal）、ＣＲＳ（Cell-specific　Reference　Signal）、ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）等を使用せずｅＰＤＣＣＨ（enhanced　Physical　Downlink　Control　Channel）、ＤＭ－ＲＳ（Demodulation　－　Reference　Signal）をベースとした信号設計が示される。
　ここでｅＰＤＣＣＨ（拡張下り制御信号）は、ＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　Channel）（下りデータ信号）と周波数分割多重される下り制御信号である。ｅＰＤＣＣＨは、ＰＤＳＣＨと同様に、ユーザ固有の復調用参照信号であるＤＭ－ＲＳを用いて復調される。スモールセルＳでは、サブフレームの先頭から最大３ＯＦＤＭシンボルに配置されるＰＤＣＣＨ（下り制御信号）を設けずに、ｅＰＤＣＣＨ（拡張下り制御信号）に基づいてＰＤＳＣＨ（下りデータ信号）を受信するように構成することも可能である。なおｅＰＤＣＣＨは、ＦＤＭ型ＰＤＣＣＨと呼ばれてもよいし、ＵｅＰＤＣＣＨと呼ばれてもよい。図７では、ＰＤＳＣＨ、ｅＰＤＣＣＨ、ＤＭ－ＲＳ等が、UE-specific　L1/L2　signalsとして記載されている。
　また、スモールセルＳでは、図７に示すように、下りリンクにおいてディスカバリー信号（Discovery　Signal）を定義することも検討されている。ここで、ディスカバリー信号とは、ユーザ端末によるスモール基地局の検出に用いられる検出信号であり、スモールセルＳ内で共通の共通制御信号の１つである。図７に示すように、ディスカバリー信号は、ユーザ端末が測定回数を減らしてバッテリセービングできるように、比較的長周期（例えば、数秒周期）で送信されてもよい。このディスカバリー信号は、ＰＤＣＨ（Physical　Discovery　Channel）、ＢＳ（Beacon　Signal）、ＤＰＳ（Discovery　Pilot　Signal）等と呼ばれてもよい。
　ところで、以上のような第２のＨｅｔＮｅｔ構成のスモールセルＳでは、３．５ＧＨｚ帯や１０ＧＨｚ帯などの高周波数帯のキャパシティキャリアが用いられることから、カバレッジが小さくなる傾向にある。そこで、図８Ａに示すように、スモール基地局からユーザ端末（ＵＥ）に向けた送信ビームを形成することで、スモールセルＳのカバレッジを拡大することが想定される。ユーザ端末に向けた送信ビームは、ユーザ端末からのフィードバック情報（例えば、ＰＭＩ（Precoding　Matrix　Indicator）など）に基づいて形成できる。ユーザ端末は、この送信ビームを用いて送信された下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ）や拡張下り制御信号（ｅＰＤＣＣＨ）について、ビームフォーミングゲインを得ることができる。
　一方、図８Ｂに示すように、ユーザ端末の接続前においては、スモール基地局は、ユーザ端末からのフィードバック情報を取得できず、当該フィードバック情報に基づく送信ビームを形成することもできない。このため、ユーザ端末の接続前にスモール基地局から送信されるスモールセルＳ内で共通の共通制御／参照信号については、ビームフォーミングゲインを得ることができず、カバレッジを確保できない。
　この共通制御／参照信号のカバレッジを確保する方法としては、図８Ｃに示すように、時分割又は周波数分割で、スモールセルＳ内のあらゆる方向に向けた送信ビームを形成することが考えられる。例えば、図８Ｃに示すように、タイムスロット＃１～＃３でそれぞれ異なる方向に向けた送信ビームを形成することや、周波数ビン＃１～＃３でそれぞれ異なる方向に向けた送信ビームを形成することが考えられる。
　図８Ｃに示すように、時分割又は周波数分割で異なる方向に向けた送信ビームを形成する場合、ユーザ端末からのフィードバック情報がなくとも、上記共通制御／参照信号のカバレッジを確保可能である。一方で、図８Ｃに示す場合、ユーザ端末が存在しない方向（例えば、ユーザ端末の位置とは全く逆の方向）へも送信ビームが形成され得るため、当該送信ビームを用いて送信される共通制御／参照信号をユーザ端末が検出するまでに要する時間が長くなるという問題点があった。また、この問題点は、ユーザ端末の接続前に送信される共通制御／参照信号だけでなく、ユーザ端末の接続後に送信される共通制御／参照信号にも生じ得ることが想定される。
　そこで、本発明者らは、マクロセルと地理的に重複して配置され、高周波数帯のキャリアが用いられるスモールセルにおいて、スモール基地局から送信される制御／参照信号のカバレッジを確保しながら、スモールセル内で共通の共通制御／参照信号をユーザ端末が検出するまでに要する時間を短縮するために、本発明に至った。すなわち、本発明の骨子は、マクロ基地局が、ユーザ端末とのカバレッジキャリアを用いた通信により推定されたユーザ端末の大まかな位置を推定し、スモール基地局が、推定されたユーザ端末の大まかな位置に向けた送信ビームを用いて、スモールセル内で共通の共通制御／参照信号を送信することである。これにより、スモールセル内で共通の共通制御／参照信号のカバレッジを確保しながら、当該共通制御／参照信号をユーザ端末が検出するまでに要する時間を短縮することにある。
　以下、本実施の形態に係るスモールセルでの送信ビーム形成について説明する。なお、以下の説明は、マクロセルＣ１内に複数のスモールセルＣ２を配置した無線通信システム（図１３参照）を想定する。この無線通信システムでは、上述の第２のＨｅｔＮｅｔ構成が適用されており、マクロセルＣ１では、例えば、２ＧＨｚ帯などの低周波数帯のカバレッジキャリアが用いられ、スモールセルＣ２では、例えば、３．５ＧＨｚ帯や１０ＧＨｚ帯などの高周波数帯のキャパシティキャリアが用いられるものとする。ただし、この無線通信システムは、例示にすぎず、マクロセルＣ１で、高周波数帯のキャリアが用いられてもよい。
　図９は、本実施の形態に係るスモールセルでの送信ビーム形成を示す概念図である。図９に示すように、マクロ基地局１０は、カバレッジキャリア（第１キャリア）を用いたユーザ端末３０との通信により、ユーザ端末３０の位置関連情報を推定する。マクロ基地局１０は、バックホールリンク（Ｘ２インターフェースなどの有線インターフェースや、無線インターフェース）を介して、推定したユーザ端末３０の位置関連情報をスモール基地局２０に通知する。スモール基地局２０は、マクロ基地局１０から通知されたユーザ端末３０の位置関連情報に基づいて、ユーザ端末３０に向けたキャパシティキャリア（第２キャリア）の送信ビームＢを形成し、当該送信ビームＢを用いてスモールセルＣ２内で共通の共通制御信号及び参照信号の少なくとも１つを送信する。
　ここで、ユーザ端末３０の位置関連情報とは、ユーザ端末３０の位置情報（例えば、緯度及び経度など）であってもよいし、マクロ基地局１０からユーザ端末３０までの距離情報、カバレッジキャリアにおけるユーザ端末３０までのパスロス、カバレッジキャリアの送信/受信ビームの方向（Direction　of　departure　(DOD)、Direction　of　arrival　(DOA)等）や当該送信ビームを形成するためのプリコーディングウェイト、送信電力など、ユーザ端末３０の位置を推定可能な情報であってもよい。同様に、後述するスモール基地局２０の位置関連情報とは、スモール基地局２０の位置情報であってもよいし、スモール基地局２０の位置を推定可能な情報であってもよい。
　また、共通制御信号とは、スモールセルＣ２内で共通（Cell-Specific）の制御信号であり、例えば、図７で説明したディスカバリー信号や、ＣＣＨ（Common　Control　Channel）信号、報知信号ＢＣＨ（Broadcast Channel），同期用信号などが含まれる。また、参照信号には、ＣＲＳ（Cell-Specific　Reference　Signal）や、チャネル推定用参照信号ＣＳＩ－ＲＳ(Channel　State　Information　Reference　Signal)などが含まれる。以下、図９の送信ビームＢを用いて送信される共通制御信号及び参照信号の少なくとも１つを、説明の便宜上、共通制御／参照信号と略する。
　なお、図示しないが、図９で形成される送信ビームＢは、制御信号や参照信号を複数の送信ビーム（マルチビーム）で送信してもよい。かかる場合、各送信ビームは、図８Ｃに示すように、ユーザ端末３０の大まかな位置に向けた異なるビームパターン（指向性、プリコーディングウェイト）を有していてもよい。
　また、図９で形成される送信ビームＢは、送信タイムスロットやサブフレームなどの時間リソースユニットが異なる複数の送信ビームであってもよいし，周波数方向で周波数ブロックなどの周波数リソースユニットが異なる複数の送信ビームであってもよい。かかる場合、各送信ビームは、図８Ｃに示すように、ユーザ端末３０の大まかな位置に向けた異なるビームパターン（指向性、プリコーディングウェイト）を有していてもよい。
　以上のように、図９では、マクロ基地局１０とユーザ端末３０とのカバレッジキャリアを用いた通信により推定されたユーザ端末３０の位置関連情報（すなわち、ユーザ端末３０の大まかな（Rough）位置）に基づいて、キャパシティキャリアの送信ビームＢが形成される。このため、ユーザ端末３０が全く存在しない方向に向けた送信ビームが形成されることがない。この結果、スモールセルＣ２で共通の共通制御／参照信号のカバレッジを確保しながら、当該共通制御／参照信号をユーザ端末が検出するまでに要する時間を短縮できる。
　次に、図１０及び１１を参照して、本実施の形態に係る無線通信方法を詳述する。図１０は、本実施の形態の第１の態様に係る無線通信方法を示すシーケンス図である。図１０において、マクロ基地局１０とスモール基地局２０とは、バックホールリンク（Ｘ２インターフェースなどの有線インターフェース、又は、無線インターフェース）で接続されている。また、ユーザ端末３０は、マクロ基地局１０及びスモール基地局２０と無線インターフェースで接続されるものとする。
　図１０に示すように、ユーザ端末３０は、カバレッジキャリアを用いて、マクロ基地局１０に対する接続処理を行う（ステップＳ１０１）。マクロ基地局１０は、カバレッジキャリアを用いたユーザ端末３０との通信に基づいて、ユーザ端末３０の位置関連情報を推定する（ステップＳ１０２）。例えば、マクロ基地局１０は、カバレッジキャリアの信号受信品質（例えば、ＳＩＮＲ（signal　to　noise　interference　ratio）など）などに基づいて、ユーザ端末３０の位置関連情報を推定する。なお、マクロ基地局１０は、ユーザ端末３０の位置関連情報をユーザ端末３０から取得してもよい。
　マクロ基地局１０は、バックホールリンクを介して、ユーザ端末３０の位置関連情報を通知する（ステップＳ１０３）。スモール基地局２０は、マクロ基地局１０から通知されたユーザ端末３０の位置関連情報と、自局（スモール基地局２０）の位置関連情報とに基づいて、ビーム形成情報を生成する（ステップＳ１０４）。
　ここで、ビーム形成情報とは、スモール基地局２０からユーザ端末３０に向けたキャパシティキャリアの送信ビームを形成するための情報であり、例えば、当該送信ビームの方向（Direction　of　departure　(DOD)、Direction　of　arrival　(DOA)等）や、プリコーディングウェイトや、送信電力や、ユーザ端末３０までのパスロスなどである。
　例えば、スモール基地局２０は、ユーザ端末３０の位置関連情報をＩ１、スモール基地局２０の位置関連情報をＩ２として、以下の式（１）に示すように、所定の関数を用いてビーム形成情報としてのプリコーディングウェイトＷｂｅａｍ及び送信電力Ｐを生成してもよい。
　　（Ｐ，Ｗｂｅａｍ）＝ｆｕｎｃｔｉｏｎ（Ｉ１，Ｉ２）…式（１）
　スモール基地局２０は、ステップＳ１０４のビーム形成情報に基づいて形成された送信ビームを用いて、共通制御／参照信号（例えば、ディスカバリー信号）を送信する（ステップＳ１０５）。具体的には、スモール基地局２０は、ビーム形成情報として生成されたプリコーディングウェイトを用いて共通制御／参照信号をプリコーディングし、プリコーディングされた共通制御／参照信号を複数の送信アンテナからキャパシティキャリアを用いて送信してもよい。また、スモール基地局２０は、ビーム形成情報として生成された送信電力で、共通制御／参照信号を送信してもよい。
　ユーザ端末３０は、上記送信ビームを用いて送信された共通制御／参照信号を検出すると、当該共通制御／参照信号の検出結果に基づいて、キャパシティキャリアを用いてスモール基地局２０に対する接続処理を行う（ステップＳ１０６）。具体的には、ユーザ端末３０は、スモール基地局２０に対して上り制御信号（例えば、ＤＡＣＨ（Direct　Access　Channel）など）を送信する。この上り制御信号には、スモール基地局２０からの共通制御／参照信号の受信品質やパスロスや、測定用参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ）に基づいて測定されたチャネル状態情報（ＣＳＩ）などのフィードバック情報が含まれてもよい。
　ユーザ端末３０によるスモール基地局２０に対する接続処理が完了すると、スモール基地局２０は、拡張下り制御信号（ｅＰＤＣＣＨ）及び下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ）を送信する（ステップＳ１０７）。このｅＰＤＣＣＨ及びＰＤＳＣＨは、ユーザ端末３０からのフィードバック情報（例えば、ＰＭＩなど）に基づいて形成されるユーザ端末３０固有（UE-Specific）の送信ビームを用いて送信される。
　以上のように、図１０に示す第１の態様に係る無線通信方法によれば、マクロ基地局１０とユーザ端末３０とのカバレッジキャリアを用いた通信により推定されたユーザ端末３０の位置関連情報（すなわち、ユーザ端末３０の大まかな（Rough）位置）と、スモール基地局２０の位置関連情報とに基づいて、キャパシティキャリアの送信ビームが形成される。このため、スモール基地局２０は、ユーザ端末３０からのフィードバック情報を取得できない場合であっても、ユーザ端末３０が全く存在しない方向に向けた送信ビームを形成することがない。この結果、スモールセルＣ２で共通の共通制御／参照信号のカバレッジを確保しながら、当該共通制御／参照信号をユーザ端末３０が検出するまでに要する時間を短縮できる。
　図１１は、本実施の形態の第２の態様に係る無線通信方法を示すシーケンス図である。図１１に示す無線通信方法は、ビーム形成情報が、スモール基地局２０ではなく、マクロ基地局１０で生成される点で、図１０に示す無線通信方法と異なる。以下、図１０との相違点を中心に説明を行う。
　図１１のステップＳ２０１、Ｓ２０２は、図１０のステップＳ１０１、Ｓ１０２と同様である。図１１に示すように、マクロ基地局１０は、スモール基地局２０の位置関連情報を取得する（ステップＳ２０３）。なお、マクロ基地局１０は、予めスモール基地局２０の位置関連情報を記憶している場合、ステップＳ２０３は省略されてもよい。
　マクロ基地局１０は、ステップＳ２０２で推定されたユーザ端末３０の位置関連情報と、スモール基地局２０の位置関連情報とに基づいて、上述のビーム形成情報を生成する（ステップＳ２０４）。マクロ基地局１０は、生成されたビーム形成情報をスモール基地局２０に通知する（ステップＳ２０５）。
　スモール基地局２０は、マクロ基地局１０から通知されたビーム形成情報に基づいて送信ビームを形成する（ステップＳ２０６）。具体的には、スモール基地局２０は、ビーム形成情報（例えば、プリコーディングウェイト、送信ビームの方向に基づいて算出されるプリコーディングウェイトなど）を用いて共通制御／参照信号をプリコーディングする。
　スモール基地局２０は、形成された送信ビームを用いて共通制御／参照信号を送信する（ステップＳ２０７）。具体的には、スモール基地局２０は、プリコーディングされた共通制御／参照信号を複数の送信アンテナからキャパシティキャリアを用いて送信する。また、スモール基地局２０は、マクロ基地局１０から通知されたビーム形成情報（例えば、送信電力）を用いて、共通制御／参照信号を送信してもよい。なお、図１１のステップＳ２０７－Ｓ２０９は、図１０のステップＳ１０５－１０７と同様である。
　以上のように、図１１に示す第２の態様に係る無線通信方法によれば、マクロ基地局１０とユーザ端末３０とのカバレッジキャリアを用いた通信により推定されたユーザ端末３０の位置関連情報（すなわち、ユーザ端末３０の大まかな（Rough）位置）に基づいて、マクロ基地局１０がビーム形成情報を生成してスモール基地局２０に通知する。この結果、スモール基地局２０で、ユーザ端末３０に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報を生成する必要がなく、第１の態様に係る無線通信方法と比較して、スモール基地局２０の処理負荷を軽減できる。
　次に、図１２を参照し、本実施の形態に係るスモール基地局に適した送信アンテナ構成を説明する。図４を参照して説明したように、スモールセルＣ２では、３．５ＧＨｚ帯や１０ＧＨｚ帯などの高周波数帯が用いられる。高周波数帯では、２０～２３＊ｌｏｇ（ｆ）でパスロスが大きくなる。例えば、１ＧＨｚ帯のキャリアを１０ＧＨｚ帯のキャリアに変更することは、２０ｄＢの電力を喪失することと等しい。このため、スモール基地局において”Massive　MIMO”を適用することで、高周波数帯でのパスロスを補償し、カバレッジの縮小を防止することが考えられる。
　図１２は、本実施の形態に係るスモール基地局での“Massive　MIMO”の適用例を説明するための図である。図１２Ａは、スモール基地局２０において６個の送信アンテナ２０７（素子）をアンテナ長さＬ及び素子間隔λ／２で配置した場合を示す。この場合、図１２Ａに示すように、２ＧＨｚ帯などの低周波数帯では、ビーム幅φｍｉｎでビームフォーミングゲインＧの送信ビームが形成される。
　図１２Ｂは、図１２Ａの２倍のアンテナ長さ２Ｌに図１２Ａと同じ素子間隔λ／２で、図１２Ａの２倍の１２個の送信アンテナ２０７（素子）を配置した場合を示す。この場合、図１２Ａと同じ２ＧＨｚ帯などの低周波数帯においても、ビーム幅を図１２Ａの半分のφｍｉｎ／２とすることができ、図１２Ａの２倍のビームフォーミングゲイン２Ｇの送信ビームを形成できる。一方で、図１２Ｂでは、送信アンテナ２０７（素子）のアンテナ長さ２Ｌが図１２Ａの２倍となるため、スペース上の問題が大きい。
　図１２Ｃは、図１２Ａと同じアンテナ長さＬ及び図１２Ａの半分の素子間隔（λ／２）／２で、図１２Ａの２倍の１２個の送信アンテナ２０７（素子）を配置した場合を示す。この場合、図１２Ａの２倍の周波数帯（すなわち、４ＧＨｚ帯などの高周波数帯）を用いることで、ビーム幅を図１２Ａの半分のφｍｉｎ／２とすることができ、図１２Ａの２倍のビームフォーミングゲイン２Ｇの送信ビームを形成できる。すなわち、図１２Ｃでは、図１２Ａと同じスペースで、図１２Ｂと同様の効果を得ることができる。
　このため、３．５ＧＨｚ帯や１０ＧＨｚ帯などの高周波数帯が用いるスモール基地局２０において、図１２Ｃに示すように、送信アンテナ２０７（素子）の素子間隔を、送信アンテナ数（素子数）を増加させても同じアンテナ長さＬとなるように、短く設定することが考えられる。これにより、スモール基地局２０において、送信アンテナ２０７の配置スペースを拡大せずに、ビーム幅が狭い送信ビームを形成でき、カバレッジを効果的に拡大できる。
　以上のように、スモール基地局２０において“Massive　MIMO”を適用することで、高周波数帯のキャパシティキャリアの送信ビームのカバレッジをより効果的に拡大できる。
　ここで、本実施の形態に係る無線通信システムについて詳細に説明する。
　図１３は、本実施の形態に係る無線通信システムのシステム構成の説明図である。なお、図１３に示す無線通信システムは、例えば、ＬＴＥシステム或いは、ＳＵＰＥＲ　３Ｇが包含されるシステムである。この無線通信システムでは、ＬＴＥシステムのシステム帯域を１単位とする複数の基本周波数ブロック（コンポーネントキャリア）を一体としたキャリアアグリゲーションが適用される。また、この無線通信システムは、ＩＭＴ－Ａｄｖａｎｃｅｄと呼ばれても良いし、４Ｇ、ＦＲＡ（Future　Radio　Access）と呼ばれても良い。
　図１３に示すように、無線通信システム１は、マクロセルＣ１を形成するマクロ基地局１０と、マクロセルＣ１内に配置され、マクロセルＣ１よりも狭いスモールセルＣ２を形成する複数の複数のスモール基地局２０とを備えている。また、マクロセルＣ１及び各スモールセルＣ２には、多数のユーザ端末３０が配置されている。ユーザ端末３０は、マクロセル用及びスモールセル用の無線通信方式に対応しており、マクロ基地局１０及びスモール基地局２０と無線通信可能に構成されている。
　ユーザ端末３０とマクロ基地局１０との間は、カバレッジキャリア（例えば、低周波数帯のキャリア）を用いて通信される。ユーザ端末３０とスモール基地局２０との間は、キャパシティキャリア（例えば、高周波数帯のキャリア）を用いて通信される。また、マクロ基地局１０及び各スモール基地局２０は、有線接続又は無線接続されている。
　マクロ基地局１０及び各スモール基地局２０は、それぞれ図示しない上位局装置に接続され、上位局装置を介してコアネットワーク４０に接続される。なお、上位局装置には、例えば、アクセスゲートウェイ装置、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）等が含まれるが、これに限定されるものではない。また、スモール基地局２０は、マクロ基地局１０を介して上位局装置に接続されてもよい。
　なお、マクロ基地局１０は、相対的に広いカバレッジを有する無線基地局であり、ｅＮｏｄｅＢ、無線基地局装置、送信ポイントなどと呼ばれてもよい。また、スモール基地局２０は、局所的なカバレッジを有する無線基地局であり、ピコ基地局、フェムト基地局、Ｈｏｍｅ　ｅＮｏｄｅＢ、ＲＲＨ（Remote　Radio　Head）、マイクロ基地局、送信ポイントなどと呼ばれてもよい。各ユーザ端末３０は、ＬＴＥ、ＬＴＥ－Ａなどの各種通信方式に対応した端末であり、移動通信端末だけでなく固定通信端末を含んでよい。
　無線通信システムにおいては、無線アクセス方式として、下りリンクについてはＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）が適用され、上りリンクについてはＳＣ－ＦＤＭＡ（シングルキャリア－周波数分割多元接続）が適用される。ＯＦＤＭＡは、周波数帯域を複数の狭い周波数帯域（サブキャリア）に分割し、各サブキャリアにデータをマッピングして通信を行うマルチキャリア伝送方式である。ＳＣ－ＦＤＭＡは、システム帯域を端末毎に１つ又は連続したリソースブロックからなる帯域に分割し、複数の端末が互いに異なる帯域を用いることで、端末間の干渉を低減するシングルキャリア伝送方式である。
　ここで、図１３に示す無線通信システムで用いられる通信チャネルについて説明する。下りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末３０で共有されるＰＤＳＣＨ（Physical　Downlink　Shared　Channel）と、下りＬ１／Ｌ２制御チャネル（ＰＤＣＣＨ、ＰＣＦＩＣＨ、ＰＨＩＣＨ）とを有する。ＰＤＳＣＨにより、ユーザデータ及び上位制御情報が伝送される。ＰＤＣＣＨ（Physical　Downlink　Control　Channel）により、ＰＤＳＣＨおよびＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送される。ＰＣＦＩＣＨ（Physical　Control　Format　Indicator　Channel）により、ＰＤＣＣＨに用いるＯＦＤＭシンボル数が伝送される。ＰＨＩＣＨ（Physical　Hybrid-ARQ　Indicator　Channel）により、ＰＵＳＣＨに対するＨＡＲＱのＡＣＫ/ＮＡＣＫが伝送される。また、ｅＰＤＣＣＨ（enhanced　Physical　Downlink　Control　Channel）により、ＰＤＳＣＨ及びＰＵＳＣＨのスケジューリング情報等が伝送されてもよい。
　上りリンクの通信チャネルは、各ユーザ端末３０で共有される上りデータチャネルとしてのＰＵＳＣＨ（Physical　Uplink　Shared　Channel）と、上りリンクの制御チャネルであるＰＵＣＣＨ（Physical　Uplink　Control　Channel）とを有する。このＰＵＳＣＨにより、ユーザデータや上位制御情報が伝送される。また、ＰＵＣＣＨにより、下りリンクの無線品質情報（CQI：Channel　Quality　Indicator）、ＡＣＫ/ＮＡＣＫ等が伝送される。また、マクロ基地局１０に対するアクセスチャネルとして、ＰＲＡＣＨ（Physical　Random　Access　Channel）、スモール基地局２０に対するアクセスチャネルとして、ＤＡＣＨ（Direct　Access　Channel）などが用いられてもよい。
　次に、図１４～１６を参照して、本実施の形態に係る無線通信システムの詳細構成を説明する。
　図１４は、本実施の形態に係るマクロ基地局１０の詳細構成を示す概略ブロック図である。マクロ基地局１０は、送信系の処理部として、送信信号処理部１０１、複数の送信アンテナ１０２を備えている。
　送信信号処理部１０１は、カバレッジキャリアを用いて送信する下り信号を生成し、後述するフィードバック情報取得部１０５から入力されたフィードバック情報に基づいて、生成した下り信号の符号化・変調処理、プリコーディング処理、リソースエレメントへのマッピング処理、ＯＦＤＭ変調処理などの送信信号処理を行う。送信アンテナ１０２は、送信信号処理部１０１から入力された下り信号を、カバレッジキャリアを用いて送信する。
　また、マクロ基地局１０は、受信系の処理部として、受信アンテナ１０３、受信信号処理部１０４、フィードバック情報取得部１０５（取得部）、位置関連情報推定部１０６（通知部）を備えている。受信アンテナ１０３は、ユーザ端末３０からカバレッジキャリアを用いて送信された上り信号（例えば、上りデータ信号（ＰＵＳＣＨ）や上り制御信号（ＰＵＣＣＨ）やアクセス信号（ＰＲＡＣＨ）など）を受信する。受信信号処理部１０４は、受信アンテナ１０３による受信信号に対して、ＯＦＤＭ復調処理、復調処理、復号処理などの受信信号処理を行う。
　フィードバック情報取得部１０５は、受信信号処理部１０４で受信信号処理された受信信号からユーザ端末３０からのフィードバック情報を取得する。フィードバック情報には、例えば、マクロセルＣ１におけるカバレッジキャリアによるチャネル状態を示す情報（例えば、ＣＱＩ（Channel　Quality　Indicator）、ＰＭＩ（Precoding　Matrix　Indicator）、ＲＩ（Rank　Indicator）などのＣＳＩ（Channel　State　Information）など）が含まれる。また、フィードバック情報には、ユーザ端末３０におけるカバレッジキャリアの受信品質（例えば、ＳＩＮＲなど）やパスロス、ユーザ端末３０の位置情報（例えば、経度、緯度）などが含まれてもよい。
　位置関連情報推定部１０６は、フィードバック情報取得部１０５で取得されたフィードバック情報に基づいて、ユーザ端末３０の位置関連情報を推定する。上述のように、ユーザ端末３０の位置関連情報は、ユーザ端末３０の位置情報（例えば、緯度及び経度など）であってもよいし、マクロ基地局１０からユーザ端末３０までの距離情報、カバレッジキャリアのパスロス、カバレッジキャリアの送信／受信ビームの方向（Direction　of　departure　(DOD)、Direction　of　arrival　(DOA)等）や当該送信ビームを形成するためのプリコーディングウェイト、送信電力など、ユーザ端末３０の位置を推定可能な情報であってもよい。位置関連情報推定部１０６は、推定したユーザ端末３０の位置関連情報を、Ｘ２インターフェースなどの有線インターフェース又は無線インターフェースを介して、スモール基地局２０に通知する。
　なお、マクロ基地局１０は、位置関連情報推定部１０６で推定されたユーザ端末３０の位置関連情報と、スモール基地局２０の位置関連情報とに基づいて、スモール基地局２０からユーザ端末３０に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報を生成するビーム形成情報生成部（通知部）（図１４では、不図示）を具備してもよい。ここで、ビーム形成情報は、上記送信ビームの方向（Direction　of　departure　(DOD)、Direction　of　arrival　(DOA)等）であってもよいし、上記送信ビームを形成するためのプリコーディングウェイト、送信電力、ユーザ端末３０までのパスロスなどであってもよい。ビーム形成情報生成部は、生成されたビーム形成情報をＸ２インターフェースなどの有線インターフェース又は無線インターフェースを介して、スモール基地局２０に通知する。
　また、図１４に示すマクロ基地局１０の構成は、模式的なものであり、これに限られるものではない。例えば、送信アンテナ１０２と受信アンテナ１０３は、別々に構成されているが、物理的には同じアンテナで構成されていてもよい。また、マクロ基地局１０は、図示しないプロセッサ、メモリなどを含んでも良いことはもちろんである。
　図１５は、本実施の形態に係るスモール基地局２０の詳細構成を示す概略ブロック図である。スモール基地局２０は、送信系の処理部として、複数の符号化・変調部２０１、共通制御信号生成部２０２、参照信号生成部２０３、ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４、複数のリソースエレメントマッピング部２０５、複数のＯＦＤＭ信号生成部２０６、複数の送信アンテナ２０７を具備する。
　符号化・変調部２０１は、上位レイヤから入力された送信データに対して符号化処理及び変調処理を行う。具体的には、符号化・変調部２０１は、後述するフィードバック情報取得部２１０で取得されたフィードバック情報（例えば、ＣＱＩ（Channel　Quality　Indicator））に基づいて符号化率及び変調方式を決定する。符号化・変調部２０１は、決定した符号化率及び変調方式を用いて、ユーザ端末３０に対する送信データに対して符号化処理及び変調処理を行ってビームフォーミング及びプリコーディング部２０４に出力する。なお、上位レイヤから符号化・変調部２０１に入力される送信データには、ユーザ端末３０に対するユーザデータだけでなく、ＲＲＣシグナリングなど上位レイヤシグナリングの制御データなどが含まれてもよい。
　共通制御信号生成部２０２は、共通制御信号を生成する。ここで、共通制御信号とは、スモールセルＳ内で共通の制御信号であり、例えば、図７で説明したディスカバリー信号や、ＣＣＨ（Common Control　Channel）信号、報知信号（ＢＣＨ：Broadcast　Channel）、同期用信号などを生成する。なお、共通制御信号生成部２０２は、所定の符号化率及び変調方式を用いて、共通制御信号に対して符号化処理及び変調処理を行ってもよい。共通制御信号生成部２０２は、生成された共通制御信号をビームフォーミング及びプリコーディング部２０４に出力する。
　参照信号生成部２０３は、参照信号を生成する。ここで、参照信号には、例えば、ユーザ端末３０における下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ：Physical　Data　Shared　Channel）の復調に用いられる復調用参照信号（ＤＭ－ＲＳ：Demodulation-Reference　Signal）、ユーザ端末３０におけるチャネル推定に用いられる測定用参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ：Channel　State　Information-Reference　Signal）、セル固有の参照信号（ＣＲＳ：Cell-specific　Reference　Signal）などを生成する。参照信号生成部２０３は、生成された参照信号をビームフォーミング及びプリコーディング部２０４に出力する。
　ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４は、スモール基地局２０からユーザ端末３０に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報を生成する。具体的には、ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４は、マクロ基地局１０から通知されたユーザ端末３０の位置関連情報と、自局（スモール基地局２０）の位置関連情報とに基づいて、共通制御／参照信号を送信する送信ビームを形成するためのビーム形成情報（例えば、送信ビームの方向（Direction　of　departure　(DOD)、Direction　of　arrival　(DOA)等）やプリコーディングウェイト、送信電力、ユーザ端末３０までのパスロスなど）を生成する。当該ビーム形成情報は、マクロ基地局１０から、Ｘ２インターフェースなどの有線インターフェース又は無線インターフェースを介して通知されてもよい。
　なお、共通制御／参照信号を送信する送信ビームは、異なる送信レイヤ（アンテナポート）の複数の送信ビームであってもよいし、異なる時間リソース単位（例えば、タイムスロットやサブフレームなど）に割り当てられる複数の送信ビームであってもよいし、異なる周波数リソース単位（例えば、リソースブロックなど）に割り当てられる複数の送信ビームであってもよい。かかる場合、ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４は、図８Ｃに示すように、ユーザ端末３０の大まかな位置に向けた異なるビームパターン（指向性、プリコーディングウェイト）を有する複数の送信ビームを形成するためのビーム形成情報を生成してもよい。
　また、ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４は、後述するフィードバック情報取得部２１０から出力されたフィードバック情報（例えば、ＰＭＩ）に基づいて、ユーザ固有の下り信号（例えば、下りデータ信号（ＰＤＳＣＨ）、拡張下り制御信号（ｅＰＤＣＣＨ）、復調用参照信号（ＤＭ－ＲＳ）など）の送信ビームを形成するためのビーム形成情報（例えば、送信ビームの方向やプリコーディングウェイト、送信電力）を生成してもよい。
　また、ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４は、符号化・変調部２０１から入力されたデータ信号、共通制御信号生成部２０２から入力された共通制御信号、参照信号生成部２０３から入力された参照信号のプリコーディングを行う。具体的には、ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４は、上述のビーム形成情報（例えば、送信ビームの方向、又は、プリコーディングウェイト）に基づいて、送信アンテナ２０７毎に、位相及び／又は振幅シフト（プリコーディングによる各送信アンテナ２０７の重みづけ）を施す。なお、ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４は、送信レイヤ（アンテナポート）に応じたプリコーディングを行ってもよい。また、ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４は、上述のビーム形成情報（例えば、送信電力）に基づいて、送信アンテナ２０７毎に、送信電力を決定してもよい。
　リソースエレメントマッピング部２０５は、ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４から出力された送信信号を、送信レイヤ（アンテナポート）のリソースエレメントにマッピングする。なお、リソースエレメントマッピング部２０５は、参照信号生成部２０３で生成された参照信号のうちプリコーディングを行わない参照信号を、所定のマッピングパターンに従ってリソースエレメントにマッピングしてもよい。
　ＯＦＤＭ信号生成部２０６は、リソースエレメントマッピング部２０５が出力した周波数領域の送信信号を、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ））などにより周波数時間変換処理を行い、時間領域の送信信号に変換する。さらに、ＯＦＤＭ信号生成部２０６は、それぞれのＯＦＤＭシンボルの一部を巡回的に拡張することでガードインターバル（サイクリックプレフィックス）を付加する。
　送信アンテナ２０７は、ＯＦＤＭ信号生成部２０６から入力された送信信号に対してベースバンドから無線周波数への変換処理などを行い、キャパシティキャリアを用いて送信する。
　また、スモール基地局２０は、受信系の処理部として、受信アンテナ２０８、受信信号処理部２０９、フィードバック情報取得部２１０を具備する。受信アンテナ２０８は、ユーザ端末３０からキャパシティキャリアを用いて送信された上り信号を受信する。受信信号処理部２０９は、受信アンテナ２０８による受信信号に対して、ＯＦＤＭ復調処理、復調処理、復号処理などの受信信号処理を行う。
　フィードバック情報取得部２１０は、受信信号に含まれるユーザ端末３０からのフィードバック情報を取得し、ビームフォーミング及びプリコーディング部２０４、符号化・変調部２０１に出力する。フィードバック情報には、例えば、ＣＱＩ（Channel　Quality　Indicator）、ＰＭＩ（Precoding　Matrix　Indicator）、ＲＩ（Rank　Indicator）などのＣＳＩ（Channel　State　Information）などが含まれる。
　また、図１５に示すスモール基地局２０の構成は、模式的なものであり、これに限られるものではない。例えば、送信アンテナ２０７と受信アンテナ２０８は、別々に構成されているが、物理的には同じアンテナで構成されていてもよい。また、スモール基地局２０は、図示しないプロセッサ、メモリなどを含んでも良いことはもちろんである。
　図１６は、本実施の形態に係るユーザ端末３０の詳細構成を示す概略ブロック図である。ユーザ端末３０は、受信系の処理部として、複数の受信アンテナ３０１、複数のＯＦＤＭ信号復調部３０２、複数のリソースエレメントデマッピング部３０３、チャネル推定部３０４、復調・復号部３０５、送信系の処理部として、送信信号処理部３０６、送信アンテナ３０７を具備する。
　受信アンテナ３０１は、マクロ基地局１０からカバレッジキャリアを用いて送信された下り信号及びスモール基地局２０からキャパシティキャリアを用いて送信された下り信号を受信する。受信アンテナ３０１は、マクロ基地局１０又はスモール基地局２０からの下り信号に対して無線周波数からベースバンド信号への変換処理などを行う。
　ＯＦＤＭ信号復調部３０２は、受信アンテナ３０１による受信信号に付加されたガードインターバルを除去し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などにより時間周波数変換処理を行い、周波数領域の信号に変換する。
　リソースエレメントデマッピング部３０３は、マクロ基地局１０又はスモール基地局２０でマッピングされた信号をデマッピング（分離）し、データ信号を復調・復号部３０５に、測定用参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ）および復調用参照信号（ＤＭ－ＲＳ）をチャネル推定部３０４にそれぞれ出力する。また、制御信号は、ユーザ端末３０全体（上位層も含む）で共有され、データ信号の復調など、ユーザ端末３０における様々な制御に用いられる（図示しない）。
　チャネル推定部３０４は、入力された復調用参照信号（ＤＭ－ＲＳ）に基づいて、各受信アンテナ３０１の各レイヤー（ランク、空間多重）に対する、それぞれのリソースエレメントにおける振幅と位相の変動（周波数応答、伝達関数）を推定（チャネル推定）する。なお、復調用参照信号がマッピングされていないリソースエレメントは、復調用参照信号がマッピングされたリソースエレメントに基づいて、周波数方向および時間方向にチャネル推定値を補間し、チャネル推定を行う。チャネル推定部３０４は、チャネル推定による推定結果を復調・復号部３０５に出力する。
　また、チャネル推定部３０４は、入力された測定用参照信号（ＣＳＩ－ＲＳ）に基づいてチャネル状態を測定して、測定結果に基づいてフィードバック情報を生成する。具体的には、受信した測定用参照信号を用いて、複数の送信アンテナ１０２又は２０８に対する受信アンテナ３０１のチャネル状態をそれぞれ測定し、測定結果に基づいて、フィードバック情報を生成する。さらに、フィードバック情報は、上り制御信号（ＰＵＣＣＨ）又は上りデータ信号（ＰＵＳＣＨ）を用いて、マクロ基地局１０又はスモール基地局２０に通知され、様々な処理の適応制御に用いられる。
　復調・復号部３０５は、チャネル推定部３０４から入力されたチャネル推定結果に基づいて、リソースエレメントデマッピング部３０３から入力されたデータ信号の復調処理及び復号処理を行う。
　送信信号処理部３０６は、チャネル推定部３０４から入力されたフィードバック情報を含む上り信号を生成し、生成した上り信号に対して、符号化処理、変調処理、ＯＦＤＭ変調処理などの送信信号処理を行う。
　送信アンテナ３０７は、送信信号処理部３０６から入力されたマクロ基地局１０に対する上り信号を、カバレッジキャリアを用いて送信する。一方、送信アンテナ３０７は、送信信号処理部３０６から入力されたスモール基地局２０に対する上り信号を、キャパシティキャリアを用いて送信する。
　また、図１６に示すユーザ端末３０の構成は、模式的なものであり、これに限られるものではない。例えば、受信アンテナ３０１と送信アンテナ３０７は、別々に構成されているが、物理的には同じアンテナで構成されていてもよい。また、ユーザ端末３０は、図示しないプロセッサ、メモリ、ディスプレイ、操作部などを含んでも良いことはもちろんである。また、マクロ基地局１０からのカバレッジキャリアの受信系の処理部と、スモール基地局２０からのキャパシティキャリアの受信系の処理部とは、別々に設けられてもよい。
　以上のように、本実施の形態に係る無線通信システム１によれば、マクロ基地局１０とユーザ端末３０とのカバレッジキャリアを用いた通信により推定されたユーザ端末３０の位置関連情報（すなわち、ユーザ端末３０の大まかな（Rough）位置）に基づいて、キャパシティキャリアの送信ビームが形成される。このため、スモール基地局２０が、ユーザ端末３０が全く存在しない方向に向けた送信ビームを形成することがない。この結果、スモールセルＣ２で共通の共通制御／参照信号のカバレッジを確保しながら、当該共通制御／参照信号をユーザ端末３０が検出するまでに要する時間を短縮できる。
　本発明は上記実施の形態に限定されず、様々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記説明におけるキャリア数、キャリアの帯域幅、シグナリング方法、追加キャリアタイプの種類、処理部の数、処理手順については適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することが可能である。
　本出願は、２０１２年４月２７日出願の特願２０１２－１０２９３３に基づく。この内容は、全てここに含めておく。

Claims (12)

  1. 　マクロセルを形成するマクロ基地局と第１キャリアを用いて通信するユーザ端末が、前記マクロセルよりも小さいスモールセルを形成するスモール基地局と前記第１キャリアよりも高い周波数帯域の第２キャリアを用いて通信する無線通信方法であって、
    　前記マクロ基地局と前記ユーザ端末との前記第１キャリアを用いた通信により取得された前記ユーザ端末の位置関連情報に基づいて、前記スモール基地局から前記ユーザ端末に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報を生成する工程と、
    　前記スモール基地局が、前記ビーム形成情報に基づいて、前記スモールセル内で共通の共通制御信号及び参照信号の少なくとも１つをプリコーディングして、前記第２キャリアを用いて複数の送信アンテナから送信する工程と、
    を有することを特徴とする無線通信方法。
  2. 　前記マクロ基地局が、前記ユーザ端末の位置関連情報を前記スモール基地局に通知する工程を更に有し、
    　前記ビーム形成情報は、前記スモール基地局において、前記マクロ基地局から通知された前記ユーザ端末の位置関連情報と、該スモール基地局の位置関連情報と、に基づいて生成されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  3. 　前記ビーム形成情報は、前記マクロ基地局において、前記ユーザ端末の位置関連情報と、前記スモール基地局の位置関連情報と、に基づいて生成され、前記スモール基地局に通知されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  4. 　前記ビーム形成情報は、前記スモール基地局から前記ユーザ端末に向けた前記送信ビームの方向、該送信ビームを形成するためのプリコーディングウェイト、前記ユーザ端末までのパスロス、前記ユーザ端末に対する送信電力の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信方法。
  5. 　前記ユーザ端末の位置関連情報は、前記ユーザ端末の位置情報、前記第１キャリアのパスロス、前記マクロ基地局から前記ユーザ端末に向けた送信ビームの方向、前記ユーザ端末から前記マクロ基地局に向けた受信ビームの方向、該送信ビームを形成するためのプリコーディングウェイト、前記マクロ基地局から前記ユーザ端末に向けた送信電力の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  6. 　前記送信ビームは、異なる周波数リソースユニットに割り当てられる複数の送信ビームであり、
    　前記複数の送信ビームの各々は、前記ユーザ端末の大まかな位置に向けた異なるビームパターンを有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  7. 　前記送信ビームは、異なる時間リソースユニットに割り当てられる複数の送信ビームであり、
    　前記複数の送信ビームの各々は、前記ユーザ端末の大まかな位置に向けた異なるビームパターンを有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  8. 　前記複数の送信アンテナの素子数は、前記送信ビームのビーム幅を狭くして前記送信ビームのカバレッジが大きくなるように、増加させて設定されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  9. 　前記複数の送信アンテナの素子間隔は、前記素子数を増加させてもアンテナ長さが等しくなるように、短く設定されることを特徴とする請求項８に記載の無線通信方法。
  10. 　マクロセルを形成するマクロ基地局と第１キャリアを用いて通信するユーザ端末と前記第１キャリアよりも高い周波数帯域の第２キャリアを用いて通信するとともに、前記マクロセルよりも小さいスモールセルを形成する無線基地局であって、
    　前記ユーザ端末に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報に基づいて、前記スモールセル内で共通の共通制御信号及び参照信号の少なくとも１つをプリコーディングするプリコーディング部と、
    　プリコーディングされた前記共通制御信号及び前記参照信号の少なくとも１つを、前記第２キャリアを用いて送信する複数の送信アンテナと、を具備し、
    　前記ビーム形成情報は、前記マクロ基地局と前記ユーザ端末との前記第１キャリアを用いた通信により取得された前記ユーザ端末の位置関連情報に基づいて生成されることを特徴とする無線基地局。
  11. 　第１キャリアを用いてユーザ端末と通信するとともに、前記第１キャリアよりも高い周波数帯域の第２キャリアを用いて前記ユーザ端末と通信するスモール基地局に接続された無線基地局であって、
    　前記ユーザ端末との前記第１キャリアを用いた通信により前記ユーザ端末の位置関連情報を取得する取得部と、
    　前記取得部によって取得された前記ユーザ端末の位置関連情報、又は、前記ユーザ端末の位置関連情報に基づいて生成された前記スモール基地局から前記ユーザ端末に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報を、前記スモール基地局に通知する通知部と、
    を具備することを特徴とする無線基地局。
  12. 　マクロセルを形成するマクロ基地局と第１キャリアを用いて通信するユーザ端末が、前記マクロセルよりも小さいスモールセルを形成するスモール基地局と前記第１キャリアよりも高い周波数帯域の第２キャリアを用いて通信する無線通信システムであって、
    　前記マクロ基地局と前記ユーザ端末との前記第１キャリアを用いた通信により取得された前記ユーザ端末の位置関連情報に基づいて、前記スモール基地局から前記ユーザ端末に向けた送信ビームを形成するためのビーム形成情報を生成し、
    　前記スモール基地局が、前記ビーム形成情報に基づいて、前記スモールセル内で共通の共通制御信号及び参照信号の少なくとも１つをプリコーディングして、前記第２キャリアを用いて複数の送信アンテナから送信することを特徴とする無線通信システム。
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